Java 虚拟机原理垃圾回收算法 ( Java 虚拟机内存分区 | 垃圾回收机制 | 引用计数器算法 | 引用计数循环引用弊端 )

Posted 2021-09-18 韩曙亮

文章目录

• 一、Java 虚拟机内存分区
• 二、垃圾回收机制
• 三、引用计数器算法 ( 无法解决循环引用问题 )

一、Java 虚拟机内存分区

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Java 虚拟机内存分区 :

• 所有线程共有的内存区域 : 堆 , 方法区 ( 元空间 ) ;

  • 方法区 : 存放 静态变量 , 常量 , class 编译后的代码数据 , 永久代对象数据 ( 很少 GC , 永久代的 GC 就是卸载常量池及类型 ) ;
  • 堆 : 存放 创建的 对象实例 , 所有线程共享这个区域 , 堆是 垃圾回收的重点管理区域 ; 有 年轻代 , 老年代 空间 ;
    • 年轻代 : 占整个 堆内存的 $\frac{1}{3}$ 的空间 ;
      • Eden 区 : 占 年轻代的 $80\%$ 空间 ;
      • Survivor 区 : 占年轻代的 $20\%$ 空间 ;
        • From : 占 年轻代的 $10\%$ 空间 ;
        • To : 占 年轻代的 $10\%$ 空间 ;
    • 老年代 : 占整个 堆内存的 $\frac{2}{3}$ 空间 ; 老年代又称为永生代 , 只要程序没有 OOM 崩溃 , 这些 对象都是永生的 ; 比较大的对象直接放入老年代 ;

• 线程私有的内存区域 : 线程栈 , 本地方法栈 , 程序计数器 ; 每个线程都会分配上述 3 个内存区域 ;

  • 虚拟机栈 ( 线程栈 ) : 主要管理 " 栈帧 " , 栈帧 在 线程栈 中也是 后入先出 的 ; 每个栈帧都包含 局部变量表 , 操作数栈 , 动态链接 , 方法出口 , 这四个数据 ;
    • 动态链接 : 每个 " 栈帧 " 都包含一个引用 , 是该引用指向 运行时 , 该 栈帧 对应方法 的引用 ;
    • 局部变量表 : 存放 方法中的 局部变量 ;
    • 操作数栈 : 存放方法执行中的 操作数 , 一般是 $0,1,2$ 个数值 , 很少有其它情况 ;
    • 方法出口 : 记录本方法执行完毕后该执行的下一行 JVM 指令 ;
  • 本地方法栈 : 记录 JNI 执行的栈 ;
  • 程序计数器 : 记录线程执行到哪一行的 JVM 指令 ;

二、垃圾回收机制

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Java 中 不需要 手动回收 对象内存 , 由 Java 虚拟机 自动执行 ;

• 好处 : 开发相对简单 ;
• 坏处 : 不能直接操作内存 ;

C 语言中 , 自己 malloc 手动申请了内存 , 必须使用 free 手动释放内存 ;

垃圾回收 的目标 是 垃圾对象 , 主要针对 堆内存 中的空间进行 ;

垃圾对象 的判断标准 : 没有任何作用的 被废弃的 对象 , 即 一个对象 没有任何引用 指向它 ;

三、引用计数器算法 ( 无法解决循环引用问题 )

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引用计数器算法 判定 垃圾对象 : 使用引用计数算法 , 判定一个对象是否是垃圾对象 ;

为 对象 分配 引用计数器 , 当 有一个引用指向它时 , 引用计数器 $+1$ , 如果有 $3$ 个引用指向该对象时 , 引用计数器值为 $3$ , 如果某个引用失效 , 则 引用计数器 $-1$ , 如果对象的全部引用失效 , 则对象的引用计数器值为 $0$ , 此时该对象就是 垃圾对象 , 需要被回收 ;

目前成熟的 Java 虚拟机 没有使用 引用计数器 算法 , 因为 如果 两个对象 仅仅是 互相引用 , 这两个对象的引用计数器 都是 $1$ , 但是这两个对象与其余对象没有任何联系 , 这样就导致了 这两个对象所占用的内存 , 永久泄漏了 ;

引用计数器算法 无解解决 循环引用的问题 , 如果有 $2$ 个及以上的对象循环引用 , 与程序隔绝 , 造成内存泄漏 , 无法解决 ;